Giải vật lí 11 bài 15: Dòng điện trong chất khí

Giải câu 9: Cho phóng điện qua chất khí ở áp...

Cho phóng điện qua chất khí ở áp suất thấp, giữa hai điện cực cách nhau 20 cm. Quãng đường bay tự do của electron là 4 cm. Cho rằng năng lượng mà electron nhận được trên quãng đường tự do đủ để ion hóa chất khí, hãy tính xem một electron đưa vào trong không khí có thể sinh ra tối đa bao nhiêu hạt tải điện.

Quãng đường mà electron phải đi trước khi đến điện cực là: 20 cm, do đó có 5 lần ion hóa.

Mỗi lần va chạm thì 1 electron tạo ra được 2 hạt tải điện gồm một ion dương và một electron và chỉ có electron mới làm ion hóa.

Sau 5 lần ion hóa thì số electron được tạo ra là: 2⁵ - 1 = 32 -1 = 31 electron (do ban đầu có 1 electron).

Vậy số hạt tải điện là n = 2.n_e  = 2.31 = 62 hạt.

Giải câu 8: Từ Bảng 15.1, các em ước tính...

Từ Bảng 15.1, các em ước tính:

a, Hiệu điện thế đã sinh ra tia sét giữa đám mây cao 200 m và một ngọn cây cao 10 m.

b. Hiệu điện thế tối thiểu giữa hai cục bugi xe máy khi xe chạy bình thường.

c. Đứng cách xa đường dây điện 120 kV bao nhiêu thì có nguy cơ bị điện giật, mặc dù ta không chạm vào dây điện.

a. Đám mây được xem như mặt phẳng; ngọn cây được xem như mũi nhọn.

Khoảng cách giữa đám mây và ngọn cây là: d = 190 m.

Nhận xét: Khi U₀ = 300 000 (V) thì khoảng cách trung bình giữa hai điện cực là (Có thể là vật nhọn hoặc mặt phẳng)

D = (114 + 600) : 2 = 357 mm = 357.10^-3 (m).

Vậy khi khoảng cách giữa hai điện cực là 190 m thì hiệu điện thế giữa chúng là:

$U = \frac{d.U_{0}}{D} = \frac{190.300000}{357.10^{-3}} \approx  10^{8}$ (V).

b. Hai cục bugi được coi như hai mặt phẳng, khoảng cách giữa chúng vào khoảng 5 mm.

Hiệu điện thế giữa chúng là:

$U = \frac{d.U_{0}}{D} = \frac{5.20000}{6,1} \approx  10^{4}$ (V).

c. Hai điện cực được coi như hai mặt phẳng:

Khoảng cách tối thiểu là: $d = \frac{D.U}{U_{0}} = \frac{6,1.120}{20000} = 0,036$ (m).

Giải câu 7: Phát biểu nào là chính xác...

Phát biểu nào là chính xác

Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực của chất khí, hình thành do

A. phân tử khí bị điện trường mạnh làm ion hóa.

B. catot bị nung nóng phát ra electron.

C. quá trình nhân số hạt tải điện kiểu thác lũ trong chất khí.

D. chất khí bị tác dụng của các tác nhân ion hóa.

Chọn đáp án B.

Giải câu 6: Phát biểu nào chính xác...

Phát biểu nào chính xác

Dòng điện trong chất khí chỉ có thể là dòng chuyển dời có hướng của:

A. Các electron mà ta đưa vào chất khí.

B. các iom mà ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.

C. Các electron và ion mà ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.

D. các electrong và ion sinh ra trong chất khí hoặc đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.

Chọn đáp án D.

Giải thích: Không khí trở nên dẫn điện khi có tác nhân ion hóa làm tách các electron thành electron tự do và ion dương trong không khí, các electron tự do lại có thể kết hợp với các phân tử khí trung hòa tạo ra các ion âm.

Giải câu 5: Trình bày thao tác hàn điện và giải...

Trình bày thao tác hàn điện và giải thích vì sao phải làm thế?

Thao tác hàn điện:

Dùng máy hàn gồm một nguồn điện tạo hiệu điện thế khoảng vài chục vôn và điện trở trong rất nhỏ để có thể tạo ra dòng điện lớn (hàng trăm ampe).

Nối các điện cực của nguồn điện với vật cần hàn và que hàn.

Chạm que hàn vào vật cần hàn để tạo mạch điện kín, điểm tiếp xúc giữa que hàn và vật cần hàn nóng đỏ, sau đó nhấc que hàn ra.

Khi đó, mạch điện hở, dòng điện bị ngắt đột ngột, suất điện động tự cảm tạo ra sẽ rất lớn, tạo ra tia lửa điện làm phát sinh hồ quang điện.

Hồ quang điện làm nóng chảy que hàn vào chỗ cần hàn.

Giải câu 4: Vì sao dòng điện trong hồ quang điện...

Vì sao dòng điện trong hồ quang điện lại chủ yếu là dòng electron chạy từ anot đến catot.

Dòng điện trong hồ quang điện lại chủ yếu là dòng êlectron chạy từ catốt đến anốt vì

• Khi tạo ra hồ quang điện ta phải làm các điện cực phát xạ nhiệt điện tử (phát ra electron).
• Khi phóng điện hồ quang, ion dương đập vào catot truyền năng lượng cho điện cực làm cho catot nóng đỏ và có khả năng phát xạ nhiệt điện tử.
• Các êlectron phát ra với số lượng lớn đi ngược chiều điện trường đến anốt.

Giải câu 3: Trình bày nguyên nhân gây ra hồ...

Trình bày nguyên nhân gây ra hồ quang điện và tia lửa điện.

Nguyên nhân gây ra hồ quang điện: Do phát xạ nhiệt êlectron từ catôt bị đốt nóng và quá trình nhân số hạt tải điện. 

Nguyên nhân gây ra tia lửa điện: Do quá trình ion hóa chất khí và quá trình nhân hạt tải điện.

Giải câu 2: Trình bày hiện tượng nhân số hạt...

Trình bày hiện tượng nhân số hạt tải điện trong quá trinh phóng điện qua chất khí?

Quá trình nhân số hạt tải điện:

Tác nhân ion hóa (điện trường ngoài) tạo ra các ion dương và electron.

Electron có kích thước nhỏ nên đi được quãng đường dài hơn. Khi điện trường đủ lớn, động năng của electron cũng đủ lớn để khi va chạm với các phân tử khí rung hòa sẽ là ion hóa các phân tử này.

Quá trình này diễn ra theo kiểu thác lũ làm mật độ hạt tải điện tăng mạnh cho tới khi electron đến anot. 

Lúc này, chất khí trở nên dẫn điện tốt hơn và dòng điện chạy qua chất khí tăng nhưng vẫn phụ thuộc vào số hạt tải điện mà tác nhân ion hóa từ bên ngoài sinh ra trong chất khí.

Giải câu 1: Mô tả thí nghiệm phát hiện, đo dòng...

Mô tả thí nghiệm phát hiện, đo dòng điện qua chất khí và cách tạo ra hạt tải điện trong chất khí.

Thí nghiệm:

Lắp mạch điện theo sơ đồ:

A, B là hai bản cực kim loại.

$\varepsilon $ là nguồn điện có suất điện động vào khoảng vài chục vôn.

G là điện kế nhạy.

V là vôn kế.

Đ là ngọn đèn ga đặt giữa hai bản cực.

Tiến hành thí nghiệm: Chỉnh con chạy của biến trở R để cho vôn kế V chỉ một giá trị nào đấy và quan sát điện kế G

Kết quả:

• Khi không đốt đèn ga, kim điện kế hầu như chỉ số 0.
• Khi đốt đèn ga, kim điện kế lệch khỏi vị trí 0.
• Kéo đèn ga ra xa, dùng quạt thổi khí nóng đi qua giữa hai bản cực, kim điện kế vẫn lệch.
• Tắt đèn, kim điện kế lại chỉ số 0.
• Thay đèn ga bằng đèn thủy ngân (nguồn phát tia tử ngoại) ta thấy những kết quả tương tự.

Kết luận:

• Bình thường, chất khí hầy như không dẫn điện.
• Ngọn lửa ga và bức xạ của đèn thủy ngân làm tăng số hạt tải điện trong không khí làm không khí trở lên dẫn điện.